SVILUPPO DI CATALIZZATORI ACIDI IDONEI PER OPERARE IN AMBIENTE PROTICO E RELATIVI METODI DI CARATTERIZZAZIONE IN LIQUIDO
Progetto La catalisi acida eterogenea pur essendo consolidata in svariati ambiti della chimica di base, petrolchimica e chimica fine, necessità di ulteriore sviluppo per ottimizzare i solidi acidi da impiegare nei vari processi catalitici. I solidi acidi possono essere di natura molto diversa (ossidi, zeoliti, argille, resine, ecc.) e possono avere siti acidi di Lewis o siti acidi di Brönsted o una combinazione di questi siti; tali siti possono avere forza acida elevata o ridotta, ed inoltre i siti acidi possono essere numerosi o scarsi. La possibilità di regolare queste variabili porta a sviluppare acidi solidi diversi, ognuno di essi più idoneo per una determinata reazione. Inoltre, l'esigenza di ridurre l'impatto ambientale dei vari processi reattivi spinge verso la ricerca di reagenti, solventi, ecc. a basso impatto ambientale. I processi catalitici eterogenei che decorrono in liquido richiedono solventi benigni nei confronti dell'ambiente.
L'acqua è sicuramente il miglior solvente in cui svolgere le reazioni dal punto di vista dell'impatto ambientale. Sfortunatamente, l'acqua ha forte carattere polare e deboli proprietà basiche che tendono a spegnere i siti acidi delle superfici catalitiche. Per sviluppare processi ecologi occorre quindi sviluppare nuovi sistemi catalitici che siano in grado di mantenere le loro proprietà acide anche in solventi molto polari. In parallelo, deve essere possibile determinare le caratteristiche acide del catalizzatore nello stesso ambiente in cui esso successivamente opererà. Spesso, l'acidità intrinseca della superficie del catalizzatore è ben diversa da quella effettiva che la stessa superficie possiede in ambiente protico-polare (acidità effettiva). Da alcuni anni questo gruppo di ricerca ha attivato ricerche tese a sviluppare materiali catalitici acidi e mettendo a punto tecniche analitiche adeguate per la determinazione delle proprietà acide effettive, cioè misurate nello stesso liquido di reazione.
In questo programma di ricerca si intende sviluppare catalizzatori acidi di natura ossidica sia a prevalente acidità di Lewis (p.e.; fasi disperse di ossido di ferro e ossido di molibdeno supportate su ossidi ceramici inerti) sia a prevalente acidità di Brönsted (p.e., ossidi contenenti ossido di niobio anche con superfici fostatate). Dei materiali sviluppati saranno determinate le proprietà acide effettive in solventi polari, tra cui l'acqua, con tecniche di titolazione con sonde molecolari basiche (anilina, piridina, feniletilammina, ecc.) che impiegano apparecchiature per cromatografia liquida HPLC. I dati raccolti saranno anche interpretati con l'impiego di modelli matematici per ricavare informazioni quantitative sulla distribuzione dei siti acidi in termini di numero di siti e forza acida. Test di reattività verranno effettuati considerando l'attività dei catalizzatori in diverse reazioni esigenti siti acidi (isomerizzazioni, disidratazione, ecc.).